[发明专利]一种温度稳定型低损耗中介微波介质陶瓷及其制备方法

说明书

本发明提供了一种温度稳定型低损耗中介微波介质陶瓷及其制备方法，解决中高介微波介质陶瓷存在品质因数低和谐振频率温度系数大的问题。该温度稳定型低损耗中介微波介质陶瓷，以Ca_0.8Sr_0.2TiO₃陶瓷为基体，以SmAlO₃为掺杂剂合成制得，其呈现单一的正交相，化学式为Ca_0.52Sr_0.13Sm_0.35Ti_0.65Al_0.35O₃，其介电常数为35.7～42.0，品质因数为22770～39120GHz，谐振频率温度系数为‑11.5ppm/℃～10ppm/℃。

技术领域

本发明属于功能材料和微波介质陶瓷技术领域，具体涉及一种温度稳定型低损耗中介微波介质陶瓷及其制备方法。

背景技术

近年来，微波通讯技术飞速发展，这对微波器件材料有了更加迫切的需求。微波介质陶瓷是微波通讯重要的基础支撑材料之一，具有绝缘、储能、波导、滤波、选频等作用，被广泛应用于信息或通讯等领域，涉及无线互联局域网络(WLAN和WiFi)、移动通讯、卫星定位、雷达监测以及电子信息对抗。根据不同的适用环境，需要微波介质陶瓷具有适当的介电常数，高品质因数和近零的谐振频率温度系数。

文献1“Low-loss dielectric ceramic materials and their properties[J].International Materials Reviews,2015,60(7):292-412”总结了近几十年来的低损耗微波介质陶瓷的发展及其性能数据。其中，钙钛矿结构材料是研究最广泛的一类微波介质陶瓷材料，它对于外来离子具有较强的相容能力，这也使得它能广泛应用于各种微波介质陶瓷体系。Ca_0.8Sr_0.2TiO₃是一种典型的钙钛矿微波介质陶瓷，它具有高介电常数ε_r(181)，适中的品质因数Qf(8300GHz)和巨大的谐振频率温度系数τ_f(991ppm/℃)。尽管它的介电常数和品质因数都较为优异，但谐振频率的随温度变化太大，这极大地限制了其应用。

目前，研究人员通常将Ca_0.8Sr_0.2TiO₃作为正的温度补偿型材料与一些具有负谐振频率温度系数的材料进行复合，形成固溶体或复相陶瓷，例如Ca_0.8Sr_0.2TiO₃-MgTiO₃、Ca_0.8Sr_0.2TiO₃-La(Mg_0.5Ti_0.5)O₃、Ca_0.8Sr_0.2TiO₃-Ca(Mg_1/3Ta_2/3)O₃等。这种方法虽然能有效地改善整体的谐振频率温度稳定性，但因气孔或第二相的存在，会导致损耗增大。

此外，负谐振频率温度系数的材料一般介电常数较低，在复合调零后会导致整体介电常数大幅度下降。因此，要在满足中高介电常数前提下，开发高品质因数和近零的谐振频率温度系数的材料还有待研究。

发明内容

本发明的目的在于解决中高介微波介质陶瓷存在品质因数低和谐振频率温度系数大的问题，而提供一种温度稳定型低损耗中介微波介质陶瓷及其制备方法，通过SmAlO₃掺杂改性和微观组织调控，陶瓷的微波介电性能得到大幅度优化。

为实现上述目的，本发明所提供的技术解决方案是：